正電膠調剖劑改善非均質油藏聚合物驅效果

曹瑞波，代 旭，李 卓，高 倩

(1.中國石油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163712；2.中國石油大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163000)

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正電膠調剖劑改善非均質油藏聚合物驅效果

曹瑞波1，代 旭1，李 卓2，高 倩1

(1.中國石油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163712；2.中國石油大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163000)

針對目前國內部分聚合物驅區塊出現的聚合物用量大、聚合物驅效益下降的問題，分析了聚合物用量對聚合物驅效果的影響，研究了正電膠調剖劑對改善聚合物驅效果的影響。結果表明：正電膠可與油層中存留的聚合物發生物理、化學反應生成立體網絡聚合物，封堵高滲層，增加注入壓力梯度，從而改善聚合物驅開發效果；在相同用量條件下，正電膠調剖比聚合物驅多提高采收率2.3～3.8個百分點；在相同聚合物驅采收率提高值條件下，正電膠調剖后可降低聚合物用量25%～50%。正電膠調剖技術機理可行、節約成本、施工簡單、環境無污染，具有較好的現場應用前景。

正電膠；調剖；聚合物驅；提高采收率；非均質油藏

1 聚合物用量對聚合物驅效果的影響

在聚合物驅開發實踐中[1]，聚合物用量表示為聚合物溶液質量濃度與注入孔隙體積倍數的乘積，是相對值，無量綱。通常用聚合物用量衡量不同開發區塊聚合物干粉使用量的相對大小。為了評價正電膠調剖對降低聚合物用量的作用，研究了聚合物用量對聚合物驅效果的影響規律[2-5]。實驗采用非均質巖心物理模型[6-7]，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm，高滲層巖心有效滲透率為800×10-3μm2，低滲層巖心有效滲透率為200×10-3μm2。實驗方法：水驅至采出液含水95%—聚合物驅(不同用量方案)—后續水驅至采出液含水98%。聚合物驅階段所用聚合物相對分子質量為1 200×104，質量濃度為1 000 mg/L，黏度為20 mPa·s。

聚合物驅采收率提高值隨聚合物用量變化關系見圖1。由圖1可知，聚合物用量為190～570時，聚合物驅采收率提高值與聚合物用量近似呈正比例關系，該階段聚合物用量對聚合物驅效果影響顯著。聚合物用量為570～760時，聚合物驅采收率提高值增加趨勢變緩，但仍增加了2個百分點，現場實踐中該階段繼續聚合物驅仍然可取得好的技術經濟效果。聚合物用量為760～1 140時，聚合物驅采收率提高值增加趨勢進一步變緩，近乎水平直線。聚合物用量從760增至1 140，用量增加了380，聚合物驅采收率提高值僅增加了1.2個百分點。實驗結果說明，聚合物用量并不是越大越好，而是有其合理的技術經濟界限。實驗中聚合物用量為760時可取得最佳的技術效果。用量超過760后雖然能進一步提高采收率，但用量過大，造成聚合物的浪費。

圖1 聚合物驅采收率提高值隨聚合物用量變化

2 正電膠調剖濃度的確定

在實際調剖作業中，正電膠濃度偏低會導致正電膠與油層中存留的聚合物反應不充分，封堵效果有限；正電膠濃度過大，雖可與油層中存留聚合物充分反應，但會導致正電膠的浪費，影響經濟效果。因此，在地面配制正電膠和聚合物溶液條件下研究了正電膠的合理應用濃度。先配制聚合物溶液，待聚合物充分溶解后加入正電膠，充分溶解后測試溶液黏度。聚合物配制濃度為1000、1 500 mg/L，正電膠變化若干種濃度。

復配液的黏度隨正電膠濃度變化見圖2。由圖2可知，對于聚合物濃度為1 000 mg/L的溶液，當正電膠濃度達到3 000 mg/L時，復配液黏度為1.07 mPa·s，溶液黏度趨向水的黏度，說明正電膠與聚合物完全反應；對于聚合物濃度為1 500 mg/L的溶液，當正電膠濃度達到4 000 mg/L時，復配液黏度為1.07 mPa·s，溶液黏度趨向水的黏度，正電膠與聚合物完全反應。該結果可為實際調剖作業選擇正電膠濃度提供指導。

圖2 正電膠與聚合物復配液黏度隨正電膠濃度變化

3 正電膠調剖驅油實驗

3.1 實驗方案

實驗用物理模型與第1部分所述物理模型相同。共設計3組實驗方案：方案一，水驅至采出液含水95%—聚合物驅0.76倍孔隙體積—正電膠調剖0.1倍孔隙體積—后續水驅至采出液含水98%；方案二，水驅至采出液含水95%—聚合物驅0.57倍孔隙體積—正電膠調剖0.1倍孔隙體積后續水驅至含水98%；方案三，水驅至采出液含水95%—聚合物驅0.285倍孔隙體積—正電膠調剖0.1倍孔隙體積—聚合物驅0.285倍孔隙體積—后續水驅至采出液含水98%。方案二和方案三聚合物用量相同，方案二在注聚結束后調剖，方案三在注聚中間過程中調剖。3組方案中所用聚合物相對分子質量為1 200×104，質量濃度為1 000 mg/L，黏度為20 mPa·s，所注正電膠溶液質量濃度為3 000 mg/L。

3.2 實驗結果與討論

實驗結果見表1。方案一聚合物用量為760，方案二聚合物用量為570，方案一和方案二聚合物驅采收率提高值分別為19.4、18.9個百分點。由圖1可知，在未開展正電膠調剖情況下，聚合物用量為760、570時，聚合物驅采收率提高值分別為17.1、15.1個百分點，經過正電膠調剖后，2種用量情況下聚合物驅采收率分別多提高2.3、3.8個百分點；在未開展正電膠調剖、聚合物用量為1 140時，聚合物驅采收率提高值為18.3個百分點，開展正電膠調剖的方案二聚合物驅采收率提高值為18.9個百分點，2組實驗方案聚合物驅采收率提高值基本相同，但方案二聚合物用量僅為570，較不調剖方案節省50%的聚合物用量。實驗數據表明，正電膠調剖后進一步改善了聚合物驅開發效果。其原因是，注聚中后期聚合物溶液在高滲層低效、無效循環，在高滲層形成優勢滲流通道，此時高滲層充滿了聚合物溶液，注入低黏度的正電膠溶液后，仍會沿注聚合物時的優勢滲流通道注入，正電膠與優勢滲流通道中存留的聚合物發生反應，反應生成物達到堵塞優勢滲流通道的作用，從而提高了低滲層動用程度。

表1 驅油實驗結果數據

方案二聚合物驅采收率提高值與方案一基本相同，但聚合物用量比方案一低190，說明在合理聚合物用量下開展正電膠調剖，可在保證聚合物驅效果條件下最大限度地節省聚合物用量。方案三聚合物驅采收率提高值高出方案二達3.6個百分點，這是因為方案三在注聚合物過程中開展正電膠調剖后，有效封堵了高滲層，后續注入的0.285倍孔隙體積聚合物更多地進入低滲層，更充分地發揮了低滲層提高采收率的作用。而方案一在注聚合物結束后注入正電膠溶液，雖然可起到調剖作用，但后續注入低滲層的液體為水，對低滲層的擴大微觀波及體積能力及提高驅油效率能力有限[8]。因此，在現場實踐中最好在注聚合物過程中適當時刻開展正電膠調剖作用。

為了研究正電膠調剖對注入壓力的影響，繪制了方案二的注入壓力曲線，同時與未調剖的聚合物驅注入壓力曲線進行對比(圖3)。由圖3可知，注正電膠后注入端壓力較聚合物驅結束時明顯上升，說明正電膠與巖心中存留的聚合物發生了物理化學反應，反應生成物在油層中形成較大滲流阻力。注入壓力上升，即壓力梯度上升有利于使聚合物驅時受各種力束縛的殘余油參與運移，從而提高采收率。未調剖方案的注入壓力曲線在后續水驅時迅速下降，后續水驅階段幾乎未有油滴產出。注入壓力曲線也從力的角度解釋了正電膠調剖改善聚合物驅效果的原因。

圖3 注入壓力隨注入孔隙體積倍數變化關系

4 現場應用可行性

正電膠產品特點及調剖機理決定采用該技術有以下幾項優勢：①利用油層中存留和滯留的聚合物，機理可行，節約成本；②正電膠溶液注入容易，且可優先注入高滲層，減少了對低滲層的傷害，避免了顆粒類調剖劑注入困難、凝膠類調剖劑地層成膠不理想等問題；③地面配制和注入工藝簡單，可在現有聚合物驅或三元復合驅配注工藝基礎上進行；④無毒無害，對環境無污染。

目前國內部分聚合物驅區塊處于注聚中后期，進一步注聚提高采收率幅度有限，且造成聚合物的浪費。正電膠干粉價格和目前驅油用聚丙烯酰胺類聚合物干粉價格相當，且只需注入約0.1倍孔隙體積，成本與繼續注入0.1倍孔隙體積的聚合物溶液相當。因此，處于注聚中后期的區塊采用正電膠調剖技術可獲得好的技術經濟效果。應用正電膠調剖的最佳時機是注聚合物中后期或剛結束時。如果聚合物驅后開展了后續水驅，則油層中存留的聚合物會大幅減少，從而影響調剖效果。

5 結 論

(1) 研究表明，聚合物用量存在最佳范圍，超過該范圍采收率增幅有限，造成聚合物的浪費。因此，需要研究既能最大幅度提高采收率、又能節省聚合物用量的方法。

(2) 正電膠與油層中存留的聚合物發生物理、化學反應生成立體網絡聚合物，封堵高滲層。該調剖機理決定了調剖時機必須在注聚過程中或注聚合物結束后進行。

(3) 在相同聚合物用量條件下，正電膠調剖比不調剖多提高聚合物驅采收率2.3～3.8個百分點；在相同聚合物驅采收率提高值條件下，正電膠調剖比不調剖降低聚合物用量50%。

(4) 注聚合物過程中正電膠調剖效果好于注聚合物結束時。

[1] 宋考平，楊二龍，王錦梅，等.聚合物驅提高驅油效率機理及驅油效果分析[J].石油學報，2004，25(3)：71-72.

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[3] 張曉芹，關恒.改善二類油層聚合物驅開發效果的途徑[J].大慶石油地質與開發，2005，24(4)：81-83.

[4] 肖磊，趙虹.用于改善聚驅效果的全過程調剖技術研究[J].長江大學學報，2007，4(2)：229-230.

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[6] 曹瑞波，韓培慧，高淑玲.不同驅油劑應用于聚合物驅后油層的適應性[J].特種油氣藏，2012，19(4)：100-103.

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編輯 王 昱

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.030

20150810；改回日期：20151115

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“二類油層聚合物進一步提高采收率配套技術”(2011E-1207)

曹瑞波(1977-)，男，高級工程師，2002年畢業于東北石油大學石油工程專業，現主要從事聚合物驅油技術研究。

TE357.46

A

1006-6535(2016)01-0132-03